КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Свойства металлов
МЕТАЛЛ
Человек начал использовать металлы и сплавы еще за несколько тысячелетий до нашей эры. Но только в XVIII веке появились отдельные научные работы, позволяющие говорить о начале осмысленного изучения всего того, что накопило человечество за все время использования металлов. Таким образом, в материаловедении выделилось новое научное направление – металловедение. Металловедение – постоянно развивающаяся наука, непрерывно обогащающаяся за счет разработки новых сталей и сплавов, в свою очередь стимулирующих прогресс во всех областях науки и техники. Только за последние десятилетия созданы новые полупроводники, сверхпроводящие материалы, аморфные сплавы, композиционные материалы, сплавы высокой жаропрочности и радиационной стойкости, без которых невозможно развитие авиации и космонавтики, электроники, радиотехники и других отраслей промышленности и экономики, в том числе гидрометеорологии. Кроме того, гидрологам надо учитывать свойства металлов и сплавов, когда возводят плотины и устанавливают малые водопропускные сооружения (водосливы), строят мостовые переходы и забивают сваи для гидрометрических измерений, эксплуатируют турбины и прокладывают трубопроводы и при прочих видах работ. Например, представлять, что твердость железа в условных единицах равна 50–80, а при введении в железо углерода с получением железоуглеродистого сплава, именуемого чугуном, твердость повышается до 230–410, при сплаве железа с углеродом и хромом в виде инструментальной стали твердость составляет 450–700. При эксплуатации металлических сооружений происходит взаимодействие их со средой, которое может привести к ухудшению свойств металла, этот процесс называется коррозией металлов. Некоторые примеры последствий коррозии металлических сооружений: сквозная перфорация (свищи) металлических стенок; порча качества воды попадающей в нее ржавчиной; нарастание на металлических стенках толстых слоев твердых продуктов коррозии, что, например, приводит к сужению рабочего сечения трубопровода; не пригодность для использования гидрометрических приборов. Поэтому необходимо так же знать причины, механизм коррозии, способы оценки и методы защиты от нее.
В природе металлы встречаются как в чистом виде, так и в рудах, оксидах и солях. В чистом виде встречаются химически устойчивые элементы (Pt, Au, Ag, Hg, Си). Масса наибольшего самородка меди составляет 420 т, серебра – 13,5 т, золота – 112 кг. Металлические материалы обычно делятся на две большие группы: железо и сплавы железа (сталь и чугун) называют черными металлами, а остальные металлы и их сплавы – цветными. Кроме того, цветные металлы можно еще поделить на следующие основные подгруппы: – легкие металлы Mg, Be, Al, Ti с плотностью до 5 г/см3; – тяжелые металлы Pb, Mo, Ag, Au, Pt, W, Та, Ir, Os с плотностью, превышающей 10 г/см3; – легкоплавкие металлы Sn, Pb, Zn с температурой плавления соответственно 232, 327, 410°С; – тугоплавкие металлы W, Мо, Та, Nb с температурой плавления существенно выше, чем у железа (> 1536°С); – благородные металлы Au, Ag, Pt с высокой устойчивостью против коррозии; – урановые металлы, или актиноиды (актиниды), используемые в атомной технике; – редкоземельные металлы (РЗМ) – лантаноиды, применяемые для модифицирования стали; – щелочные и щелочноземельные металлы Na, К, Li, Ca в свободном состоянии применяются в качестве жидкометаллических теплоносителей в атомных реакторах; натрий также используется в качестве катализатора в производстве искусственного каучука, а литий – для легирования легких и прочных алюминиевых сплавов, применяемых в самолетостроении.
Свойства металлов разнообразны. Например, ртуть замерзает при температуре –38,8°С, вольфрам выдерживает рабочую температуру до 2000°С (Т пл = 3410 °С), литий, натрий, калий легче воды, а иридий и осмий в 42 раза тяжелее лития. Электропроводность серебра в 130 раз выше, чем у марганца. Вместе с тем металлы имеют характерные общие свойства. К ним относятся: – высокая пластичность; – высокие тепло- и электропроводность; – положительный температурный коэффициент электрического сопротивления, означающий рост сопротивления с повышением температуры, и сверхпроводимость многих металлов; – хорошая отражательная способность (металлы непрозрачны и имеют характерный металлический блеск); – термоэлектронная эмиссия, т. е. способность к испусканию электронов при нагреве; – кристаллическое строение в твердом состоянии. Сплавы – это сложные металлы, представляющие сочетание какого-либо простого металла (основы сплава) с другими металлами и неметаллами. Кроме основного компонента, преобладающего в сплаве, различают еще легирующие компоненты, вводимые в состав сплава для получения требуемых свойств. Например, для улучшения механических свойств и коррозионной стойкости латуни (сплав меди с цинком) в нее добавляют алюминий, кремний, железо, марганец, олово, свинец и другие легирующие компоненты. Сплавы превосходят простые металлы по прочности, твердости, обрабатываемости и т. д. Самое широкое применение в технике имеют сплавы железа с углеродом – стали (углерода менее 2%) и чугуны (углерода более 2%). Для улучшения химических и механических свойств стали в качестве легирующих компонентов применяются (табл. 3): хром, никель, вольфрам, ванадий, молибден, кобальт, титан, ниобий, алюминий, медь, кремний и марганец. Таблица 3. Влияние легирующих компонентов на свойства стали
Дата добавления: 2014-11-29; Просмотров: 691; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |